在生存競爭的壓力下，適者生存，不適者被淘汰；物種所保留的有利性狀在世代傳遞過程中逐漸變異，經(jīng)過性狀分異和中間類型消失便形成新種。
——達(dá)爾文
在地球漫長的歷史長河中，環(huán)境的不斷變化，推動了生命的不斷進(jìn)化。在“誕生、演化、消亡”的輪回中，從無機(jī)物到有機(jī)物，從原始菌類到低級海洋生命...一直到恐龍...人類，在優(yōu)勝劣汰的自然法則面前，優(yōu)勢性狀不斷積累疊加，使得新生命的環(huán)境適應(yīng)能力更加頑強(qiáng)，智慧力更加強(qiáng)大。相比漫長的地球生命進(jìn)化史，人類文明就是長河中的一滴浪花，現(xiàn)代技術(shù)就是浪花跳躍瞬間的奪目光芒。然而這一瞬間建立起的工業(yè)與科技優(yōu)勢，足以讓人類笑傲所有地球上存在過的“生命”。如今智能工業(yè)時(shí)代的到來，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)的發(fā)展，為工業(yè)深化發(fā)展帶來了無限可能，同時(shí)也形成了新的挑戰(zhàn)，而克服挑戰(zhàn)的唯一方法，就是科技力的再進(jìn)化。
智能工業(yè)時(shí)代，SCADA“再進(jìn)化”
隨著智能制造的持續(xù)深入，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及邊緣計(jì)算等新一代數(shù)字化技術(shù)快速融入到工業(yè)，傳統(tǒng)工業(yè)迎來了無限可能。新的制造模式和商業(yè)模式的出現(xiàn)，在推動工業(yè)制造轉(zhuǎn)型的同時(shí)，也給企業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)。在智能工廠構(gòu)建過程中，企業(yè)車間設(shè)備需要互聯(lián)互通，生產(chǎn)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)需要及時(shí)的采集與分析，各個(gè)自動化控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)一體化集成，這都需要“更高階“的SCADA系統(tǒng)予以支撐。傳統(tǒng)SCADA雖然能讓企業(yè)方便地監(jiān)控散布在各地的生產(chǎn)過程和設(shè)備儀表，然而隨著工業(yè)智能化落地場景的不斷增多，面對日趨增長的數(shù)字化和智能化互聯(lián)協(xié)作需求，傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)卻力有不逮。在此背景趨勢下，SCADA系統(tǒng)也開始不斷創(chuàng)新和優(yōu)化。從當(dāng)下SCADA系統(tǒng)應(yīng)用趨勢看，其發(fā)展可概括為5個(gè)方向，即大數(shù)據(jù)、大集成、虛擬化、智能化和云平臺。大數(shù)據(jù)就是為未來企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)和智能工廠建設(shè)搭建控制數(shù)據(jù)平臺；大集成指的是根據(jù)發(fā)展的需要擴(kuò)展系統(tǒng)或者將多個(gè)系統(tǒng)集而為一，能夠?qū)⒋罅康纳a(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備儀表信息無縫集成，方便控制和監(jiān)測；虛擬化能夠讓用戶減少硬件和維護(hù)；智能化有助于生產(chǎn)操作的高效化和管理決策的科學(xué)化；云平臺支持SCADA的遠(yuǎn)程運(yùn)行。例如，霍尼韋爾就與微軟合作，為企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)和智能工廠建設(shè)搭建了開放的控制數(shù)據(jù)平臺，使得SCADA系統(tǒng)能夠在云端運(yùn)行。羅克韋爾與Stratus合作，在ftServer平臺部署SCADA虛擬化解決方案，通過靈活的連接和從車間到企業(yè)的可靠信息共享，提供很好的延展性。通過將SCADA部署到云端，不僅能提供更低的入門成本，省去大額資本支出。從人力維護(hù)角度來看，IT設(shè)備減少了，需要投入的IT運(yùn)維人員也減少了。通常情況下，IT運(yùn)維人員只有少量的與VPN網(wǎng)關(guān)設(shè)備相關(guān)的現(xiàn)場工作，比如處理云與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場設(shè)備之間的私有網(wǎng)絡(luò)。這減少了雇傭稀有IT人才所帶來的麻煩。此外，利用虛擬化技術(shù)部署，一方面可以讓用戶減少主機(jī)的數(shù)量和維護(hù)量，另一方面可以使SCADA功能完全為云技術(shù)開放，可以基于云平臺進(jìn)行操作，充分滿足智能工廠對數(shù)字化、互聯(lián)、協(xié)同和智能的要求。
SCADA作為一種行業(yè)需求覆蓋廣泛，技術(shù)應(yīng)用十分成熟的工業(yè)系統(tǒng)，在工業(yè)發(fā)展中扮演著十分重要的角色。特別在遠(yuǎn)動系統(tǒng)中占重要地位，既可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報(bào)警等各項(xiàng)功能，即我們所知的"四遙"功能。如今也能通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及邊緣計(jì)算，將數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制能力從遠(yuǎn)端延伸到邊緣端，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程分布式系統(tǒng)的“超遠(yuǎn)程”監(jiān)控。這一過程現(xiàn)在是如何實(shí)現(xiàn)的？SCADA系統(tǒng)組成包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、可編程邏輯控制器（PLC）、通信基礎(chǔ)設(shè)施、人機(jī)界面（HMI）。其中，監(jiān)控計(jì)算機(jī)是SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)收集過程數(shù)據(jù)并向現(xiàn)場連接的設(shè)備發(fā)送控制命令，這些現(xiàn)場連接控制器就是RTU和PLC，包括運(yùn)行在操作員工作站上的HMI軟件。隨著工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級的持續(xù)深入，SCADA將不再只是一個(gè)僅僅用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制的系統(tǒng)，而是正在成為工業(yè)大數(shù)據(jù)的“匯聚地”，它即可以作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的底層，肩負(fù)起現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控的重任，也能為平臺的數(shù)據(jù)分析提供堅(jiān)實(shí)的支撐。日趨重要的能力，讓其牢牢的占據(jù)智能互聯(lián)時(shí)代的“C”位，不容任何閃失。但根據(jù)領(lǐng)先工業(yè)自動化廠商的經(jīng)驗(yàn)，隨著時(shí)間的推移和數(shù)據(jù)持續(xù)增長，SCADA系統(tǒng)會變得不太穩(wěn)定，從而引發(fā)操作、安全性和維護(hù)等方面的問題。目前傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)所采用的雙機(jī)熱備和集群方案，只能保證故障發(fā)生不蔓延、擴(kuò)散，屬于災(zāi)難恢復(fù)方案，只能部分解決連續(xù)工作的問題。因此，如何提升SCADA系統(tǒng)的可用性、可操作性和安全性，成為企業(yè)推進(jìn)工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級過程中必須解決的問題。
為應(yīng)對挑戰(zhàn)，近年包括羅克韋爾、西門子、通用電氣、艾默生以及ABB等在內(nèi)的全球工業(yè)自動化領(lǐng)導(dǎo)廠商，都致力于通過與Stratus公司合作，將其ftServer容錯(cuò)服務(wù)器和ztC Edge工業(yè)邊緣計(jì)算系統(tǒng)用于SCADA系統(tǒng)部署，主要用來替代傳統(tǒng)服務(wù)器，提升工業(yè)環(huán)境下服務(wù)器平臺的可靠性和可用性。通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器與硬件設(shè)備通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。而客戶機(jī)用于人機(jī)交互，如用文字、動畫顯示現(xiàn)場的狀態(tài)，并可以對現(xiàn)場的開關(guān)、閥門進(jìn)行操作。目前，ztC Edge和ftServer兩大產(chǎn)品可分別用于替換客戶機(jī)和服務(wù)器，以其高冗余節(jié)點(diǎn)架構(gòu)提供高達(dá)99.9999%的可用性，能確保SCADA系統(tǒng)每年的非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間在幾秒鐘，基本能杜絕任何形式的宕機(jī)。Stratus公司的目標(biāo)是，故障預(yù)防的專家，而不是故障恢復(fù)專家，將任何形式的故障完全“扼殺在搖籃”之中，即便是硬件故障，也不影響業(yè)務(wù)連續(xù)性。那么，Stratus是如何做到的？實(shí)際上，為保證系統(tǒng)的高容錯(cuò)能力，ftServer和ztC Edge均采用的是單一系統(tǒng)的兩個(gè)緊湊堅(jiān)固的冗余節(jié)點(diǎn)組成，如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則可自動實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)切換。
例如，ftServer服務(wù)器是由兩臺刀片服務(wù)器組成的一體機(jī)，在這種情況下，企業(yè)只需要購買一個(gè)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫license，所有應(yīng)用系統(tǒng)由兩臺服務(wù)器自動運(yùn)行。其中，有一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，例如掉電時(shí)另一臺服務(wù)器可以繼續(xù)運(yùn)行，不會造成任何損失，更換設(shè)備可以直接熱插拔。通過在單一操作系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)CPU、內(nèi)存、芯片組、磁盤、I/O部件的冗余設(shè)計(jì)，加上獨(dú)家DMR Lockstep(鎖步)技術(shù)、故障自動切換機(jī)制、故障部件熱插拔替換等，可以做到零切換時(shí)間，防止宕機(jī)發(fā)生。
如果只考慮單機(jī)硬件成本，單臺容錯(cuò)服務(wù)器可能會比單臺配置相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)服務(wù)器要貴。但保證業(yè)務(wù)的連續(xù)和可用性，傳統(tǒng)服務(wù)器就必須做復(fù)雜的雙機(jī)熱備，不僅部署實(shí)施復(fù)雜，而且成本遠(yuǎn)高于單臺ftServer容錯(cuò)服務(wù)器，這樣一來，Stratus產(chǎn)品的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。不僅如此，再從TCO看，容錯(cuò)成本與雙機(jī)差不多卻擁有更高的可靠性，出現(xiàn)問題時(shí)比雙機(jī)更短的轉(zhuǎn)換時(shí)間。對于管理員來說，ftServer容錯(cuò)服務(wù)器的安裝、部署、等操作更容易，步驟更少，維護(hù)起來更簡便。
同樣，ztC Edge也是由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，它們自動鏡像內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)和寫入磁盤的所有數(shù)據(jù)，以提供更好的保護(hù)。即便節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，系統(tǒng)會自動使該故障節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的任何VM在其他節(jié)點(diǎn)上重新啟動，以確保服務(wù)的連續(xù)性，即使是在另一層樓或另一建筑的節(jié)點(diǎn)，它也會自動完成這一切，無需任何用戶干預(yù)。
由于Stratus通過產(chǎn)品的架構(gòu)創(chuàng)新，極大地提高了平臺的可用性。目前，全球各大工業(yè)自動化領(lǐng)導(dǎo)廠商都在強(qiáng)化與Stratus的合作，將其作為重要的產(chǎn)業(yè)合作伙伴融入到各自的平臺生態(tài)建設(shè)，而基于ftServer服務(wù)器打造的SCADA解決方案也不負(fù)眾望，常年保持在99.9999%的超高可用性，并被推廣應(yīng)用到制藥、能源、水管理、餐飲、石油和天然氣、化學(xué)品、消費(fèi)品、汽車等行業(yè)，為這些行業(yè)打造“永遠(yuǎn)在線”SCADA。
